DE1080177B - Luft- und feuchtigkeitsdichte isolierte Durchfuehrung eines oder mehrerer elektrischer Leiter durch die Metallwand eines Gehaeuses od. dgl. - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine luft- und feuchtigkeitsdichte isolierte Durchführung eines oder mehrerer elektrischer Leiter durch die Metallwand eines Gehäuses od. dgl. unter Verwendung eines Isolierkörpers aus festem Fluorkarbon-Kunststoff in Form einer mit einer Bohrung für den Leiter versehenen Isolierscheibe.

Es ist bereits bekannt, daß Fluorkarbon-Kunststoffe physikalische, chemische und elektrische Eigenschaften aufweisen, die sie für die Elektrotechnik besonders geeignet machen. Sie sind hart und zähe, aber nicht spröde, und außerdem werden sie, selbst wenn sie länger dem Einfluß von konzentrierter Schwefelsäure, Salzsäure, Fluorsäure, stark beizenden Lösungen, rauchender Salpetersäure, Scheidewasser oder anderen energisch oxydierenden Materialien ausgesetzt sind, von diesen Reagenzien nicht angegriffen. Ein weiterer wesentlicher Vorzug besteht darin, daß Fluorkarbon-Kunststoffe durch Wasser nicht erweichen und daß sie auch nicht durch hohe Feuchtigkeit angegriffen werden. Außerdem besitzen diese Kunststoffe verhältnismäßig gute elektrische Eigenschaften, so z. B. geringe dielektrische Verluste, verglichen mit diesbezüglichen Eigenschaften anderer plastischer Kunststoffe.

Die Fluor-Kunststoffe werden deshalb sehr vielfältig verwendet. Sie dienen infolge ihrer guten mechanischen Eigenschaften und ihrer chemischen Stabilität als Werkstoffe für isolierende Träger für gedruckte Schaltkreise, die heute in der Radio- und Fernsehtechnik wachsende Anwendung finden. Weiter werden sie infolge ihrer ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften unmittelbar als dielektrische Materialien in kapazitiven Widerständen geringer Kapazität oder als Isoliermaterial in hermetisch abgedichteten Anschlüssen benutzt an Stelle von Glas oder Keramik. Da die Fluorkarbon-Kunststoffe feuchtigkeitsabstoßend sind, eignen sie sich besonders zur hermetischen Abdichtung elektrischer Teile, z. B. elektrischer Widerstände, der Zuführungen bei Gleichrichtern usw. In diesen Anwendungsbereichen ist es erforderlich, den Fluorkarbon-Kunststoff mit den metallischen Gehäuseteilen und mit den metallischen Leitern, also mit Metallteilen zu verbinden. Da Fluorkarbon-Kunststoff bei Wärmeeinwirkung nicht erweicht, so ist infolge des schlechten Haftvermögens dieses Werkstoffes das feucht- und luftdichte Verbinden von Fluorkarbon-Kunststoff mit Metallteilen schwierig. Infolgedessen war die Anwendung dieser Fluorkarbon-Kunststoffe bisher auf diejenigen Fälle begrenzt, in denen eine feste luft- und feuchtigkeitsdichte Verbindung zwischen dem Kunststoff und dem Metallteil nicht erforderlich war.

Es ist bereits bekannt, keramische Materialien mit Luft- und feuchtigkeitsdichte isolierte

Durchführung

eines oder mehrerer elektrischer Leiter

durch die Metallwand eines Gehäuses

od. dgl.

Anmelder:

International Resistance Company,
Philadelphia, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. H. Wilcken, Patentanwalt,
Lübeck, Breite Str. 52/54

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 6. April 1954

Sidney Jacob Stein, Philadelphia, Pa.,

und Louis Bernard Allen, Pennsauken, N.J. (V. St. A.),

sind als Erfinder genannt worden

Metallen dicht und fest dadurch zu verbinden, daß man zunächst auf dem Keramikkörper eine Metalloxydschicht jenes Metalls erzeugt, mit dem der Keramikkörper verbunden werden soll.

Keramische Werkstoffe verhalten sich aber physikalisch und chemisch völlig anders als die Fluorkarbon-Kunststoffe. Dieses verschiedenartige Verhalten und die stofflich unterschiedliche Struktur der vorerwähnten Kunststoffe waren der Grund, daß die bekannten Verfahren und vieler im Handel verfügbarer, sonst geeigneter Haftmittel nicht zur Anwendung bei Fluorkarbon-Kunststoffen kamen, falls diese als Isolierkörperwerkstoff bei Durchführungen Verwendung finden sollten. Die Fachwelt stand bisher auf dem Standpunkt, daß man die bekannten Verfahren zur Verbindung von keramischen Stoffen mit einem Metall, bei denen zunächst ein Metalloxyd auf der Keramikfläche erzeugt wird, aus den vorerwähnten Gründen nicht zur Verbindung von aus Fluorkarbon-Kunststoffen bestehenden Isolierkörpern mit einem Metall benutzen könne.

Durch die Erfindung soll dieses Vorurteil bei den eingangs erwähnten isolierten Durchführungen überwunden werden.

9OJ 787/295

Metallschickten 12 verwendet, welches bei Anwendung von Druck und Wärme auf die Schichtenplatte 10 an der Schicht 11 festhaftet und sich mit der Metallschicht 12 fest verbindet, die nach bekannten Verfahren, z. B. durch Aufdampfen, auf die Oxydschicht aufgebracht wird.

Aus der Schichtentafel 10 werden die kreisscheibenförmigen Dichtungselemente nach Fig. 2 bis 7 hergestellt, die jedoch auch die Form eines Polygons

Aufgabe der Erfindung-ist es also, auch die Verwendung dieser Fluorkarbon-Kunststoffe als Isolierkörper zu ermöglichen für die luft- und feuchtigkeitsdichte isolierte Durchführung eines elektrischen Leitfers durch die Metallwand:,eines "GehäuseSi. Dabei erhält der Fluorkarbon-KunststoffisoHerkörper die Form einer mit einer Bohrung für den Leiter versehenen Isolierscheibe.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Anwendung der bei der Verbindung' von keramischen Kör- io oder irgendeine gewünschte Grundform aufweisen pern mit Metallteilen bereits bekannten Verbindungs- können. Die Dichtungselemente können aus der weise, darin bestehend, daß auf die Fluorkarbon- Schichtentafel 10 herausgeschnitten, herausgestanzt Kunststoffscheibe an den Berührungsflächen mit dem oder maschinell herausgearbeitet werden. Das Dich-Metall der Gehäusewand b-zwi des Durchführungs- tungselement 14 nach Fig. 2 un'd 3 besteht aus einer leiters in dem Bereich, in welchem die dichte Verbin- 15 Schicht 11 eines Fluorkarbon-Kunststoffes, einer Med.ung zwischen den vorerwähnten Teilen hergestellt tallschicht 12 auf jeder Fläche der Kunststoffschicht, werden soll, eine Metallschicht aufgebracht ist und
die Verbindung dieser Metallschicht und der Fluorkarbon-Kunststoffscheibe mit Hilfe einer Zwischenschicht, bestehend aus einem Oxyd dieser Metall- 20
schicht, nach an sich bekannten Verfahren erfolgt.

Die Metall- und die Metalloxydschicht können dabei auf der Fluorkarbon-Kunststoffscheibe nur auf einer Seite oder auf beiden Seitenflächen derselben vorgesehen werden.

An Hand der Zeichnungen, in denen bestimmte Ausführungsbeispiele dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Teilstück im vergrößerten Maßstab einer

der hier nicht dargestellten Metalloxydschicht 13 entsprechend Fig. 1 und einer Bohrung 15, die durch alle Schichten hindurchgeht.

Es wird hier eingeschaltet, daß bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 bis 7 die verbindende Metalloxydschicht zur Vereinfachung der Darstellung weggelassen ist.

Das Dichtungselement nach Fig. 4 und 5 besitzt grundsätzlich den gleichen Aufbau wie die Ausführungsform nach Fig. 2 und 3, jedoch mit der Abänderung, daß ein Teil der Metallschicht auf der einen Seite zur Herstellung eines ringförmigen Streifens 17 in Nähe der Umfangskante entfernt

Fig. 2 eine Aufsicht auf die Kunststoffscheibe,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 und 5 eine Aufsicht und einen Schnitt einer

gegenüber Fig. 2 abgeänderten Scheibe,

Fig. 6 und 7 eine Aufsicht und einen Schnitt durch

eine weitere Ausführungsform der Scheibe,

Fig. 8 und 9 eine Aufsicht und einen Schnitt durch

eine andere Ausführungsform der Scheibe,

Fig. 11 einen Schnitt nach der Linie 11-11 der Fig. 10,

Fig. 12 und 13 einen Schnitt durch zwei hermetisch abgedichtete Durchführungsleitungen,

Fig. 14 und 15 einen Schnitt durch zwei Anwendungsbeispiele mit hermetisch abgedichteten elektrischen Schaltkreisbestandteilen,

Fig. 16 und 17 eine Aufsicht und einen Schnitt

Isolierscheibe aus Fluorkarbon-Kunststoff, die mit 30 wurde, während auf der anderen Seite ein Umfangs-Metallschichten belegt ist, teil der Metallschicht so weit entfernt ist, daß nur

ein kleiner Ring 18 um die Bohrung 15 bestehenbleibt. Die metallischen Ringe 17 und 18 können z. B. dadurch hergestellt werden, daß die unerwünschten Teile einer durchlaufenden Metallschicht durch mechanisches Abschaben oder chemisches Ätzen entfernt werden.

Das Dichtungselement 19 nach Fig. 6 und 7 besteht wieder aus einer dielektrischen Fluorkarbon-Kunst-

Fig. 10 eine Aufsicht auf eine Tafel, aus der die 40 Stoffscheibe 11, bei der auf einer Seite die Metall-Scheibe nach Fig. 8 und 9 hergestellt wird, oxydschicht nud die eine Metallschicht in Form von

zwei Ringen aufgebracht ist. Der eine Ring umgibt die Bohrung 15 und der andere den Umfang der Scheibe.

Nach Fig. 8 und 9 besitzt die Fluorkarbon-Kunststoffscheibe 23 einen Vorsprung 23 α im Mittelteil der einen Seite, durch den die Bohrung 26 ebenfalls hindurchläuft. Die den Vorsprung umgebende Ringfläche wird wieder mit einer Metalloxydschicht und

durch eine Scheibe mit mehreren hermetisch abge- 50 einer Metallschicht 24 versehen und in gleicher Weise dichteten Durchführungsleitungen. eine Metallschicht 25 mit der anderen Fläche der

Der Ausdruck Dichtungselement wird nachstehend Scheibe 23 fest verbunden. Dieses Dichtungselement als Abkürzung für eine Fluorkarbon-Kunststoff- 22 wird aus der Schichtentafel 27 nach Fig. 10 und 11 scheibe mit einer Durchbohrung, einer Metalloxyd- hergestellt. Die Tafel 27 besitzt auf der einen Seite schicht und einer Metallschicht auf einer oder beiden 55 der Fluorkarbon-Kunststoffschicht 23 die Metall-Seiten der Scheibe verwendet. In den Zeichnungs- schicht 24 unter Zwischenlage der Oxydschicht, ferner beispielen sind einander gleiche Teile mit gleichen mehrere Aussparungen 24 a, während auf der anderen Bezugszeichen versehen. Seite eine durchgehende Metallschicht 25 mittels

Das in Fig. 1 dargestellte Teilstück einer Schichten- ihres Oxyds fest aufgebracht ist. Sodann wird eine tafel 10 besteht aus einer Schicht 11 aus Fluorkarbon- 60 mit mehreren entsprechenden Bohrungen versehene Kunststoff, auf deren beide Seiten eine Metallschicht Stempelplatte auf die durchbrochene Metallschicht 24 12 fest aufgebracht ist, wie noch erläutert wird. Als in Überdeckung der Durchbrechung und Bohrungen Fluorkarbon-Kunststoff wird Polytrifluorchloräthylen- gelegt und dann das Ganze in eine Presse unter wegen seiner hohen dielektrischen Eigenschaften und Wärmezufuhr unter Druck gesetzt. Dadurch fließt leichten Anwendung bevorzugt. Als Metall kann 65 das plastische Material der Fluorkarbon-Kunststoff-Kupfer, eine Kupferlegierung oder Aluminium ver- schicht 23 durch die Durchbrechung 24 α der Metallwendet werden, wobei jedoch Kupfer im allgemeinen schicht 24 in die Bohrungen der Stempelplatte, wovorzuziehen ist. mit die Vorsprünge 23 α hergestellt sind. Nach Ab-

Zur Verbindung der Metallschichten 12 mit der kühlung der Schichtentafel werden aus ihr Scheiben Fluorkarbon-Kunststoffschicht 11 wird das Oxyd der 70 entsprechend den gestrichelten Linien 28 nach Fig. 10

herausgeschnitten, und diese Scheiben werden mit den Durchbohrungen 26 zur Herstellung des Dichtungselementes 22 versehen.

Die abgedichteteLeiterdurchführung29 nach Fig. 12 Nach Fig. 16 und 17 besitzt das Dichtungselement mehrere Durchbohrungen 46. Eine der Metallschichten, die unter Zwischenschaltung ihres Metalloxyds aufgebracht sind, ist teilweise derart entfernt,

besteht aus einem Dichtungselement 16 entsprechend 5 daß kleine Flächenteile 47 unmittelbar an den Boh-Fig. 4 und 5 und einem elektrischen Leiter 30, der rungen 46 stehenbleiben. Die andere Metallschicht ist durch die Bohrung 15 verläuft, so daß die Leiter- so weit entfernt, daß nur ein schmaler Ring 48 an der anschlüsse beidseitig aus dem Dichtungselement her- Umfangskante der Scheibe 11 verbleibt. Dieses Dichausragen. Der Leiter 30 wird durch Verlöten an der tungselement 45 dient für Mehrfachdurchführungen, Stelle 31 feuchtigkeitsdicht mit der Metallschicht 18 io bei denen mehrere Durchführungsleitungen 30 durch verbunden. Diese Durchführung 29 kann in metalli- die Bohrung 46 verlaufen und mit den Metallschichtschen Wandungen oder Platten oder Gehäusen elek- teilen 47 bei 49 dicht verlötet sind. Das Dichtungstrischer Geräte 32 verwendet werden, indem man die element kann dann an einer Metallwand oder einem metallische Ringschicht 17 auf der der Wandung 32 metallischen Gehäuse mit einer entsprechenden Durchzugekehrten Seite mit der Wandung durch Löten 15 brechung montiert und durch Löten dicht verbunden od. dgl. verbindet. Hierdurch wird ein dichter An- werden. Ein solches Dichtungselement mit mehreren schluß der Durchführungsleitung mit Isolierung Leitungsdurchführungen kann für die hermetische gegen die Wandung oder das Gehäuse erreicht. Abdichtung mehrerer in gleicher Richtung verlaufen-

Die Fig. 13 zeigt einen dichten Leitungsanschluß der Leitungsanschlüsse, wie es z. B. in Elektronen-33 unter Verwendung des Dichtungselementes nach so röhren od. dgl. der Fall ist, verwendet werden.
Fig. 8 und 9, dessen Vorsprung 23 α in eine entsprechende Durchbohrung der Wandung 32 einpaßt,
wobei der durchgeführte Leiter 30 mit der Metallschicht 25 und die Wandung 32 mit dem Metallring
24 feuchtigkeitsdicht durch Verlöten verbunden ist. 25
Diese Ausführung führt zu einer großen mechanischen Festigkeit zwischen dem Dichtungselement
und der Gehäusewandung.

In Fig. 14 ist ein elektrischer Widerstand 35, ein Kondensator od. dgl. hermetisch in einem metallischen Gehäuse 36 eingeschlossen, und zwar unter Verwendung eines Dichtungselementes nach Fig. 4, 5, 6 und 7. Auf der linken Seite ist die durchgeführte elektrische Leitung 37 mit dem Ring 18 an der Stelle 38 und das Gehäuse 36 mit dem Metallring 17 an der Stelle 39 verlötet, während auf der rechten Seite die beiden voneinander getrennten, auf gleicher Seite liegenden Metallringe 20 und 21 der Fluorkarbon-Kunststoffscheibe 19 mit dem Gehäuse und dem zweiten Anschlußleiter 37 dicht verlötet sind. Es ist selbstverständlich möglich, auf beiden Seiten gleiche Dichtungselemente vorzusehen. Besteht das Gehäuse 36 aus Glas oder Keramik, so ist es erforderlich, die Enden dieses Gehäuses zunächst zu metallisieren bzw. mit einem Metallbelag zu versehen und dann das Verlöten mit den Dichtungselementen vorzunehmen.

In Fig. 15 ist ein beliebiges elektrisches Schaltelement, z. B. ein Widerstand 35, ein Kondensator od. dgl., hermetisch abgedichtet durch einen umgossenen Mantel 40 aus Fluorkarbon-Kunststoff. Ordnet man nun jedem Anschluß 37 ein erfindungsgemäßes Dichtungselement 41 aus Fluorkarbon-Kunststoff zu, so können die Leitungsanschlüsse durch die Dichtungselemente 41 abgedichtet werden, indem unter Zwischenschaltung eines Metalloxyds Metallschichten 43 mit den Fluorkarbon-Kunststoffscheiben 42 verbunden und die Leitungsdurchführungen 37 bei 44 mit den Schichten 43 verlötet werden, während der Mantel 40 mit den Scheiben 42 durch Warmverschweißung od. dgl. fest und dicht verbunden wird.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Luft- und feuchtigkeitsdichte isolierte Durchführung eines oder mehrerer elektrischer Leiter durch die Metallwand eines Gehäuses od. dgl. unter Verwendung eines Isolierkörpers aus festem Fluorkarbon-Kunststoff in Form einer mit einer oder mehreren Bohrungen für die Leiter versehenen Isolierscheibe, gekennzeichnet durch die Anwendung der bei der Verbindung von keramischen Körpern mit Metallteilen bereits bekannten Verbindungsweise, darin bestehend, daß auf die Fluorkarbon-Kunststoffscheibe (11) an den Berührungsflächen mit dem Metall der Gehäusewand bzw. des Durchführungsleiters in dem Bereich, in welchem die dichte Verbindung zwischen den vorerwähnten Teilen hergestellt werden soll, eine Metallschicht (12) aufgebracht ist und die Verbindung dieser Metallschicht und der Fluorkarbon-Kunststoffscheibe (11) mit Hilfe einer Zwischenschicht (13), bestehend aus einem Oxyd dieser Metallschicht, nach an sich bekanntem Verfahren erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 697 427, 714 801; französische Patentschriften Nr. 904 844, 924 465; schweizerische Patentschrift Nr. 246 807; USA.-Patentschriften Nr. 2 576 045, 2 457 532;

   Zeitschrift »Elektrotechnik und Maschinenbau«, Jahrg. 70 (1953), Heft 20, S. 471;

   Zeitschrift »Kunststoffe«, Bd. 43 (1953), Heft 5, S. 174; Bd. 36 (1946), Heft 4, S. 80; Kunststoff-Taschenbuch, Ausg. 1952, S. 202;

   Berichte der Deutschen keramischen Gesellschaft, Bd. 18 (1937), Heft 12, S. 540 und 541;

   Zeitschrift »Feinmechanik und Präzision«, Bd. 50 (1942), Heft 11/12, S. 165 bis 169.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 787/295 4.